比NAND闪存更快千倍 40nm ReRAM在中芯国际投产

 非挥发性电阻式内存(ReRAM)开发商Crossbar Inc.利用非导电的银离子-非晶硅(a-Si)为基板材料，并透过电场转换机制，开发出号称比NAND闪存更快千倍速度的ReRAM组件，同时就像先前在2016年所承诺地如期实现量产。

根据Crossbar策略营销与业务发展副总裁Sylvain Dubois表示，专为嵌入式非挥发性内存(eNVM)应用而打造的Crossbar ReRAM提供了更高性能，密度比DRAM更高40倍，耐久度与写入速度更高1，000倍，单芯片尺寸约200mm2左右，即可实现高达terabyte(TB)级的储存，并具有结构简单与易于制造等优点。

该ReRAM组件目前正由其合作伙伴中芯国际(SMIC)进行生产，SMIC最近已宣布为客户出样40nmCMOS工艺的ReRAM芯片。除了量产40nm ReRAM，预计不久也将实现28nm CMOS的生产。Dubois预期这一时间大约就在2017年的上半年，但他并未透露是否仍沿用SMIC还是其他代工厂为其生产28nm CMOS。

Crossbar成立于2010年，迄今已筹措超过8，000万美元的资金，包括获得来自中国创投公司Northern Light Venture Capital的支持。该公司目前正寻求透过知识财产权(IP)的授权业务模式。

Crossbar是目前竞相投入开发非挥发性内存(NVM)技术的多家公司之一;NVM技术可望用于取代闪存，并可微缩至28nm以及更先进工艺。尤其是在相变内存无法成功用于商用市场后，ReRAM已被业界视为一种更可能取得成功的备选技术。不过，ReRAM技术也有多种版本，在许多情况下，可能无法完全深入了解在其切换和失效模式背后的原理。有些人甚至指出磁性内存(MRAM)可能会是在28nm节点胜出的非挥发性内存。

另一种竞争技术是基于碳纳米管(CNT)薄层的非挥发性内存，由Nantero Inc.所提供。该公司已将其CNT RAM技术授权给无晶圆厂芯片公司——富士通半导体(Fujitsu Semiconductor)，用于其55nm及其后的40nm先进工艺中。

“有些应用需要16Mbit或更高位的内存，有些则不需要。我们正致力于处理更大的宏，但也让客户开发自家的ReRAM宏，”Dubois说。

ReRAM已经明显表现出优于闪存的优点了，包括20奈秒(ns)的读取延迟以及12ns的写入延迟，相形之下，闪存还存在几毫秒的延迟。Dubois解释，“我们的技术并不存在区段擦除(block erase)，因而能够重新写入单个字节。”至于其耐久性，Dubois强调，Crossbar可确保达到100k次的读写周期。他说：“对于这些应用，100k是一般锁定的目标，但我们持续使其推向更高的稳定度。”

Crossbar ReRAM内建选择特性，能使内存单元在1T1R数组中实现超低延迟的读取，或在1TnR数组中实现最佳面积效率(4F2单元)

Crossbar目前正推动双轨业务策略，一方面针对嵌入式非挥发性应用研发ReRAM，另一方面则作为高容量独立型内存的技术开发者。尽管Crossbar在2016年闪存高峰会(Flash Memory Summit)与2017年国际消费性电子展(CES)上仍以选用组件展示其进行交叉点数组的能力，但以技术成熟度来看，嵌入式非挥发性内存大约超前一年以上。

Crossbar并声称具备为其密集交叉点内存数组进行3D堆栈的能力，使其得以微缩至10nm以下，并为每单元储存多个位，从而在单一芯片上实现高达TB级的高容量非挥发性内存。

Dubois表示，Crossbar正与一家或多家公司合作，共同创造高容量的分离式ReRAM组件，同时也将采用授权业务模式。但他并未透露是哪几家合作伙伴或获授权的业者。

然而，Crossbar强调，未来将会以自家公司品牌开发独立的内存，以便在编码储存取代NOR闪存，以及在数据储存方面取代NAND闪存。“为了进军这一市场，必须与其他业者合作，形成强大的策略联盟，”Dubois表示，“我们的目标是成为内存产业的ARM!”

Dubois指出，Crossbar的客户尚未商用化量产其嵌入ReRAM的IC，而今在从SMIC取得样片后，预计后续的发展将会加速。“对于公司和市场来说，目前正是关键的阶段。我们必须证明其可靠性。”